Apple M1作為由ARM驅(qū)動(dòng)的芯片，引起了許多關(guān)注，尤其是對(duì)于眾多果粉而言更是一件興奮的事情。因此，我們對(duì)這些設(shè)備及其生態(tài)做了一些比較傳統(tǒng)典型的評(píng)估，仔細(xì)研究新M1的性能，同傳統(tǒng)的x86進(jìn)行對(duì)比。                                              

M1的CPU是5nm  8個(gè)大小核設(shè)計(jì)，具有4個(gè)性能內(nèi)核和4個(gè)效率內(nèi)核。其中，以用戶為中心的需要低延遲的前臺(tái)任務(wù)將在性能核心上運(yùn)行，對(duì)延遲要求較低的后臺(tái)任務(wù)在四個(gè)效率內(nèi)核上運(yùn)行。

除了8個(gè)CPU內(nèi)核，Mac Mini中的M1還具有8個(gè)GPU內(nèi)核，總共128個(gè)執(zhí)行單元，盡管在新架構(gòu)上獲得關(guān)于“蘋果VS非蘋果”的準(zhǔn)確基準(zhǔn)測(cè)試非常困難，但是我很有信心地說(shuō)，這確實(shí)是世界領(lǐng)先的設(shè)計(jì)?？赡茉诂F(xiàn)有的CPU中有比M1更快的CPU，但如果在功耗不變的情況下，并沒有可以與其進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的電腦和服務(wù)器CPU。同樣的，或許可以使用高端Nvidia或Radeon臺(tái)式機(jī)卡擊敗M1的GPU，但二者會(huì)在功耗、物理尺寸和熱量方面存在巨大差異。

ARM架構(gòu)的擴(kuò)張

與傳統(tǒng)的Windows、Linux和macOS的架構(gòu)基礎(chǔ)64位X86相比，ARM架構(gòu)通常會(huì)有電源效率優(yōu)勢(shì)，這種能效優(yōu)勢(shì)使得ARM很早就贏得了在手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域的壓倒性勝利，其毫瓦級(jí)別的能耗使其在之后開始侵占數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，即使單個(gè)ARM處理器的性能通常不及他們的x86同類產(chǎn)品，但它們?cè)谕瓿上嗤ぷ髁繒r(shí)，所需的功耗和散熱更低。

臺(tái)式機(jī)和傳統(tǒng)筆記本電腦是64位x86架構(gòu)的最后堡壘，在這些設(shè)備中，性能以及運(yùn)行經(jīng)典的操作系統(tǒng)和軟件堆棧能力是最重要的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。近些年，基于ARM架構(gòu)的臺(tái)式機(jī)逐漸多了起來(lái)，盡管它們往往運(yùn)行速度慢且大多數(shù)處在低端市場(chǎng)，例如Pinebook Pro設(shè)備等。

不過，蘋果的新型M1 SoC絕對(duì)不屬于低端市場(chǎng)的產(chǎn)品之一，M1從一開始就被設(shè)計(jì)為功能強(qiáng)大且相對(duì)于傳統(tǒng)PC架構(gòu)而言具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

M1具體表現(xiàn)如何？

Geekbench 5.3.0

我們?cè)噲D將M1與其基于x86架構(gòu)的競(jìng)品進(jìn)行直接的性能比較。在我們的設(shè)備測(cè)評(píng)中，通常非常依賴通用的綜合基準(zhǔn)測(cè)試套件，該套件可以針對(duì)平臺(tái)進(jìn)行各種測(cè)試，最終生成一個(gè)直觀的分?jǐn)?shù)。但遺憾的是，并非所有基準(zhǔn)測(cè)試的套件都能在macOS上運(yùn)行，很少有套件能夠在Apple silicon上運(yùn)行，而且?guī)缀鯖]有能夠在Apple Silicon的macOS 11上運(yùn)行的套件。

不過，Geekbench 5.3.0是個(gè)例外，其全新版本已經(jīng)能在Apple Silicon macOS本地運(yùn)行。。

在Geekbench的測(cè)試中，無(wú)論是單線程CPU還是多線程CPU，M1都以最高的分?jǐn)?shù)擊敗了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。而在OpenCL GPU測(cè)試中，M1依然以19482分的成績(jī)擊敗了i7-1185G7和Ryzen 7 4700U。

Cinebench R23

Cinebench的最新版R23提供了對(duì)ARM版本macOS的支持，它通常比Geekbench更受歡迎，盡管有人批評(píng)其使用Maxon圖形渲染軟件面向范圍過于狹窄，但我們認(rèn)為它既能分辨CPU之間的差距，有比Geekbench更加接近現(xiàn)實(shí)世界的期望和Passmark通用基準(zhǔn)。

在用Cinebench測(cè)試中，蘋果M1以7804分的成績(jī)輕松擊敗了4核8線程i7-1185G7和8核8線程Ryzen 7 4700U，而 8核8線程Ryzen 9 5950X的分?jǐn)?shù)達(dá)到了11850，遠(yuǎn)超M1，不過值得注意的是，M1的八個(gè)內(nèi)核中只有四個(gè)是Firestorm的高性能版本，5950X的功耗（TDP）則是Mac Mini整個(gè)系統(tǒng)功耗的三倍以上。

在接下來(lái)的單線程測(cè)試中，M1以1520分的成績(jī)幾乎與Intel的i7-1185G7持平，Ryzen 9 5950X則以1625分的成績(jī)超過M1。如果將世界領(lǐng)先的單線程x86 CPU Ryzen 9 5950X和M1都限制為在4個(gè)線程，再次運(yùn)行Cinebench R23，5950X與M1的4個(gè)高性能內(nèi)核同時(shí)運(yùn)行，M1性能提升8.3%。

游戲與瀏覽器測(cè)試

瀏覽器的基準(zhǔn)測(cè)試是一項(xiàng)可以在不同架構(gòu)之間進(jìn)行良好轉(zhuǎn)換的測(cè)試，因?yàn)樗梢院饬肯鄬?duì)真實(shí)的任務(wù)，例如復(fù)雜的操作在Web瀏覽器中呈現(xiàn)出的效果。盡管像Jetstream 2.0和Speedometer之類的基準(zhǔn)測(cè)試仍然具有綜合性，但它們可以模擬每個(gè)用戶所期望工作的世界操作，完成一些細(xì)節(jié)性任務(wù)。

通過測(cè)試瀏覽器，M1驅(qū)動(dòng)的Mac Mini表現(xiàn)出色，當(dāng)在Apple Silicon上使用Safari時(shí)，比用Ryzen 4700U驅(qū)動(dòng)的Acer Swift 3和用 Rosetta運(yùn)行x86 Google Chrome時(shí)分?jǐn)?shù)都要高。不過可能這些測(cè)試結(jié)果無(wú)法與實(shí)際的瀏覽體驗(yàn)進(jìn)行直接比較，它們都是運(yùn)行速度非常快的設(shè)備，在Web和其他地方都會(huì)比較流暢，而Mini及其M1 ARM體系結(jié)構(gòu)也并不慢。

Mac Mini的M1處理器與最新的iPad和iPhone中的A12 Z和A14 Bionic共享ARM架構(gòu)，而蘋果在其App Store中為這些設(shè)備提供了共同的測(cè)試應(yīng)用程序3D mark的Slingshot Extreme移動(dòng)游戲測(cè)試套件?？梢詮膱D表中看出，M1表現(xiàn)最優(yōu)秀，如果想要在Mac Mini上玩手機(jī)游戲，那么只要該應(yīng)用能適配電腦，就會(huì)得到一流的體驗(yàn)。

功耗

測(cè)試Ryzen7 4700u和Mac Mini功耗的方法不太相同。

對(duì)于Mac Mini而言，測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的功耗很簡(jiǎn)單，將其插入Kill-A-Watt儀表，然后觀察顯示屏。測(cè)試由Ryzen 7 4700u驅(qū)動(dòng)的Acer Swift 3時(shí)，測(cè)試了空閑狀態(tài)以及運(yùn)行pigz -p1、pigz -p4和pigz -p8的狀態(tài)，使用Linux實(shí)用程序powertop，同時(shí)重復(fù)運(yùn)行每個(gè)工作負(fù)載，直到電池放電穩(wěn)定到不超過0.1w波動(dòng)。

需要注意的是，這種比較并不是特別公平，Acer Swift 3必須為顯示器供電，而Mac Mini則使用分立顯示屏，不過結(jié)果依然很明顯，由M1驅(qū)動(dòng)的Mac Mini所消耗的電量依然比Swift少。

ARM與x86之間的競(jìng)賽升級(jí)

盡管嘗試在少數(shù)通用的平臺(tái)上對(duì)全新的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試具有一定的局限性，但是很明顯，M1確實(shí)將高性能與高效率結(jié)合在了一起，這里測(cè)試的Mac Mini，其功耗和散熱特性不受限制時(shí)，M1的性能超過一些高性能移動(dòng)CPU。

不過，M1也并非十分強(qiáng)大，如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手將更多的核心和線程帶入到大規(guī)模的并行競(jìng)爭(zhēng)中，那么M1可能會(huì)被擊敗，不過競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手只能在功率和熱差異嚴(yán)重的情況下這樣做，可能在制造成本上也存在巨大差異。

除了對(duì)大規(guī)模并行的工作負(fù)載感到困惑之外，蘋果公司顯然已經(jīng)打破了高性能ARM臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦設(shè)計(jì)的局限，即可以構(gòu)建一個(gè)即使是在高性能水平之下也能與x86競(jìng)爭(zhēng)的ARM系統(tǒng)。 

需要指出的是，這只是蘋果公司第一代ARM筆記本電腦，還會(huì)有很大的增長(zhǎng)空間，新Mac Pro的后續(xù)設(shè)計(jì)可能具有8個(gè)性能核心，而不是4個(gè)。

另外，M1是基于臺(tái)積電5nm工藝制造的，該工藝比目前AMD和Intel使用的工藝更小，Intel即將推出的Rocket Lake臺(tái)式機(jī)CPU預(yù)計(jì)將在14nm上運(yùn)行，而 AMD的5nm Zen 4架構(gòu)應(yīng)在2021年上市。

文章編譯自https://arstechnica.com/gadgets/2020/11/hands-on-with-the-apple-m1-a-seriously-fast-x86-competitor/

原文作者Jim Salter

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